DP 2.0接口静电保护方案

DP 2.0接口静电保护方案

方案简介

DP接口，全称是DisplayPort，是一种用于数字视频和音频传输的计算机显示接口标准。该接口由PC及芯片制造商联盟开发，旨在取代传统的VGA、DVI等接口，提供更加高效、高质量的视频和音频传输。广泛应用于电脑、笔记本电脑、显示器、电视和投影仪等数字显示设备上。它可以传输高清视频和音频信号，适用于办公、游戏、设计和娱乐等多种场景。DP2.0协议最大支持16K（15360*8460）的超强分辨率和80 Gbps的原始带宽，是DP1.4带宽的2.5倍；同时DP2.0使用了最新的编码协议，新标准的带宽利用率高达97%，有效带宽峰值为77.4 Gbps，约是DP1.4有效带宽的3倍。

由于DP接口在系统上是外露给使用者随时可以插拔的接口，最普遍的应用就是随插即用、随拔即关，然而这个热插拔动作却也经常是造成电子系统工作异常、甚至造成后续电路毁坏的元凶，所以在端口设计时常常考虑使用器件对接口进行静电保护，以确保在能稳定可靠地工作。普通的防护方案或许会对数据的传输造成一定影响，随着消费类电子产品需求的持续增长，对ESD保护器件性能加强的需求也越来越强烈。静芯微系列产品可以充分满足客户的设计要求。

DP 2.0接口引脚配置

Pin	名称	定义	Pin	名称	定义
1	ML_Lane0(p)	通道0的差分正信号	11	GND	接地
2	GND	接地	12	ML_Lane3(n)	通道3的差分负信号
3	ML_Lane0(n)	通道0的差分负信号	13	GND	接地
4	ML_Lane1(p)	通道1的差分正信号	14	GND	接地
5	GND	接地	15	AUC_CH(p)	附属通道的差分正信号
6	ML_Lane1(n)	通道1的差分负信号	16	GND	接地
7	ML_Lane2(p)	通道2的差分正信号	17	AUC_CH(n)	附属通道的差分负信号
8	GND	接地	18	Hot Plug	热插拔检测
9	ML_Lane2(n)	通道2的差分负信号	19	DP_PWR Return	接头电源回复
10	ML_Lane3(p)	通道3的差分正信号	20	DP_PWR	接头电源

回扫型ESD提供静电防护

回扫特性ESD防护器件具有超小封装体积、超低钳位电压、超低结电容特性，相比常规工艺 TVS 防护效果更优，且不影响信号完整性，可更有效保护USB端口免受瞬态过电压的影响，为相关电子产品设备加固防护，提升消费者使用体验。

常规型ESD的电压会随着IPP（峰值脉冲电流）的增加而等比例增加，呈现出一个较为线性的增长趋势。而回扫型ESD器件在当电压达到VT1（触发电压）后会瞬间将两端的钳位电压拉低，进入一个介于工作电压VRWM和VT1之间的较低电压Vh。随后，随着电流的增加，电压逐渐增大，但增长速度相比常规ESD较慢。其相较于常规ESD器件的优点有：

1. 更低的钳位电压：在相同的IPP下，带回扫ESD的VC（钳位电压）比常规ESD器件低50%以上。这种低钳位电压有助于提前释放能量，更有效地保护集成电路（IC）及整个电路的安全；

2. 更低的漏电流：这类ESD器件具有更低的漏电流，有助于降低设备的功耗，实现更节能的设计；

3. 更广泛的应用范围：带回扫ESD的优异性能使其适用于更广泛的领域，如低压移动电子设备、汽车电子、工业控制等对ESD保护要求较高的场合。

通过对比常规ESD和带回扫ESD的特性曲线图及其优点，可以看出带回扫ESD在ESD保护方面具有更出色的性能和应用前景。

应用方案

我们为DP接口提供了两种ESD静电防护器件，专为保护该接口的高速差分线路而设计，型号分别为SEUCS2Z3V1B和SEUC236T5V4U。分立器件减少了生产成本，集成式器件的流通式封装设计简化了 PCB 布局，减少布线过程中的不连续性，促进了信号完整性和系统稳定性的提升。

其中SEUCS2Z3V1B为回扫型ESD保护器件，结电容仅有0.2pF，可对单路高速数据线进行静电防护，可以使用八个SEUCS2Z3V1B来保护四对Lane通道。它的工作电压为 3.3 V，钳位电压为仅为5V，符合IEC 61000-4-2 (ESD) 规范，在 ±15kV（空气）和 ±15kV（接触）下提供瞬变保护。

低速差分通道和热插拔通道的防护采用了集成多路ESD静电二极管SEUC236T5V4U，可同时保护DP接口的五个引脚免受静电放电(ESD)和低等级浪涌事件的冲击与干扰。它的工作电压为 5 V，结电容仅有0.6pF，符合IEC 61000-4-2 (ESD) 规范，在 ±17kV（空气）和 ±12kV（接触）下提供瞬变保护。

型号参数

规格型号	方向	工作电压(V)	IPP(A)	钳位电压(V)	结电容(pF)	封装
SEUCS2Z3V1B	Bi	3.3	9	5	0.2	CSP0603-2L
SEUC236T5V4U	Uni.	5	4.5	15	0.6	SOT-23-6L

电气特性表

At TA = 25℃ unless otherwise noted

Parameter	Symbol	Conditions	Min.	Typ.	Max.	Units
Reverse Stand-off Voltage	VRWM				3.3	V
Reverse Breakdown Voltage	VBR	IT=1mA	6.0	8.8	10.0	V
Reverse Leakage Current	IR	VRWM=3.3		1	100	nA
Clamping Voltage	VC	IPP=1A; tp=8/20us		1		V
Clamping Voltage	VC	IPP=9A; tp=8/20us		5		V
Clamping Voltage	VC	Ipp=16A，tlp=100ns		6		V
Junction Capacitance	CJ	VR=0V; f=1MHz		0.2	0.25	pF

表1 SEUCS2Z3V1B电气特性表

Parameter	Symbol	Conditions	Min.	Typ.	Max.	Units
Reverse Stand-off Voltage	VRWM				5.0	V
Reverse Breakdown Voltage	VBR	IT=1mA	6.0			V
Reverse Leakage Current	IR	VRWM=5V			1.0	uA
Clamping Voltage	VC	IPP=1A; tp=8/20us		9.0	11.0	V
Clamping Voltage	VC	IPP=4.5A; tp=8/20us		12.0	15.0	V
Junction Capacitance	CJ	I/O to GND; VR=0V; f=1MHz		0.6	1.0	pF
		Between I/O; VR=0V; f=1MHz		0.3	0.5

表2 SEUC236T5V4U电气特性表

总结与结论

随着科技的发展和高清显示需求的不断增加，DP接口在显示设备连接领域越来越重要，保护其免受ESD静电损害极为关键。ELECSUPER SEMI研发各种等级电容的ESD和TVS保护器件，可按照客户需求性能与封装提供定制化开发服务，为各种接口及通信线路提供值得信赖的保护器件。以上解决方案是保护音视频转换器DP接口的优选之策，确保音视频转换的有序与稳定。

审核编辑 黄宇